Guide d’application pour le soudage à l’arc en atmosphère protégé de l’aluminium
L'utilisation de l'aluminium et de ses alliages ne cesse de croître dans le monde entier. Dans le domaine de la mobilité, une augmentation surproportionnée et une nouvelle substitution de l'acier en particulier, mais pas seulement, se produiront dans un avenir proche. L'augmentation des coûts de l'énergie rend la conception légère plus économique que jamais? En conséquence, les constructeurs passent de l'acier à l'aluminium et les nouveaux constructeurs démarrent immédiatement avec l'aluminium.
Comme les processus de production et la terminologie utilisée ne diffèrent souvent que légèrement de l'acier, des erreurs de base sont fréquemment commises et entraînent des reprises, des rejets et des retards coûteux. En fait, certaines propriétés de l'aluminium sont tout à fait opposées à celles de l'acier et la connaissance de celles-ci est essentielle pour une fabrication en toute sécurité.
| Propriété | Unité de mesure | Al | Fe | Rapport |
| Poids atomique | [g/Mol] | 26,98 | 55,84 | ~ 1 pour 2 |
| Cristaux | Centrage cubique de surface | Centrage cubique en relief | ||
| Densité | [g/cm³] | 2,70 | 7,87 | ~ 1 pour 3 |
| Elasticité | [Gpa] | 67 | 210 | ~ 1 pour 3 |
| Coefficient de traction | [1/K] | 24 * 10-6 | 12 * 10-6 | ~ 2 pour 1 |
| Rp0,2 | [MPa] | ~ 10 | ~ 100 | ~ 1 pour 10 |
| Traction Rm | [MPa/] | ~ 50 | ~ 200 | ~ 1 pour 4 |
| Chaleur spécifique | [J/kg*K] | ~ 890 | ~ 460 | ~ 2 pour 1 |
| Chaleur de fusion | [J/g] | ~ 390 | ~ 272 | ~ 1,5 pour 1 |
| Temp. de fusion | [°C] | 933 | 1811 | ~ 1 pour 2 |
| Conductivité thermique | [W/m*K] | 235 | 75 | ~ 3 pour 1 |
| Conductivité électrique | [m/Ω*mm²] | 38 | ~ 10 | ~ 4 pour 1 |
| Oxyde | Al2O3 | FeO / Fe2O3/ Fe3O4 | ||
| Température de fusion de l’oxyde | [°C] | 2050 | 1400 / 1455 / 1600 | Autant que l'acier pour le Fe 3 fois plus pour l'Al |
| Densité de l’oxyde | [g/cm³] | 3,89 | 5,7 / 2,4 / ~ 5,0 | Les oxydes de fer sont plus légers que le métal; les oxydes d’Al sont plus lourds |
Effets des différences entre les propriétés physiques de l’acier et de l’aluminium sur la soudure par fusion
La différence de densité, élasticité et de force est peu pertinente pour la soudure mais l’est très certainement pour l’étude de structures.
La forte conductivité électrique de l’aluminium peut causer des problèmes d’allumage, la forte conductivité de chaleur à un manque de fusion au début de la soudure et à une chaleur de soudage avançant. Ces aspects sont évoqués dans cet article. La forte conductivité thermique peut également causer une surchauffe des joints et des déviations dimensionnelles qui demandent une conception plus stable et probablement un refroidissement complémentaire pour ces machines. Généralement, une conductivité thermique élevée et un fort coefficient d’expansion créent plus de déviation que l’acier et ce facteur doit être pris en compte dans le design et la construction de joints de soudures.
La couche d’oxydes et la solubilité d’hydrogène doivent faire l’objet d’une attention très particulière.